SU1658017A1 - Способ определени динамической трещиностойкости материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, к испытани м на прочность. Цель изобретени  - снижение трудоемкости создани  начальной трещины и повышение точности за счет приложени  нагрузки непосредственно к берегам трещины и регистрации величины начальной трещины. В образце 1 выполн ют глухое отверстие 5 и заполн ют жидкостью 6. Создают начальную трещину ударным сжатием жидкости Повторно заполн ют отверстие жидкостью , несмешивающейс  с первой или отличной по цвету, и производ т разрушение образца повторным ударным сжатием жидкости . Определ ют величину разрушающей нагрузки и коэффициент трещиностойкости. 1 з.п. ф-лы 1 ил. л W fe О ел 00 о

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к испытани м на прочность.

Цель изобретени  - снижение трудоемкости создани  начальной трещины и повышение точности за счет приложени  нагрузки непосредственно к берегам трещины и регистрации величины начальной трещины.

На чертеже представлена схема установки дл  реализации способа.

Образец 1 испытуемого материала цилиндрической или призматической формы утанавливают на основании 2 и жестком фундаменте 3 копра с падающим грузом 4 или пневмопорохового копра. Предварительно в образце выполн ют центральное отверстие 5, в которое заливают определенный объем жидкости 6. В отверстие вставл ют поршень 7, диаметр которого равен диаметру отверсти  5. Если при сверлении отверсти  5 кра  его получаютс  неровными или, если необходимо испытать образец листового материала, когда высота значительно меньше других линейных размеров, отверстие образца обсаживают трубкой 8, которую креп т к образцу резьбовым или клеевым соединением. Внутренний диаметр трубки 8 при этом берут равным диаметру поршн  7. При необходимости на стенки отверсти  нанос т кольцевой или радиальные (диаметральные) надрезы - концентраторы . Имеютс  прокладки 9, регулирующие скорость нагружени  образца 1. Датчик 10 давлений регистрирует величину равномерно распределенного на берега трещины давлени . Датчик 10 св зан с запоминающим осциллографом 11, который запускаетс  при замыкании контактов синхронизатора 12. Перемещение поршн  регистрируетс  с помощью регистратора 13 перемещени .

Торможение груза А и предотвращение удара поршн  7 по дну отверсти  5 осуществл ют с помощью рамы 14.

Способ осуществл етс  следующим образом

Приготавливают контрольно-измерительную аппаратуру дл  регистрации давлени  жидкости в образце при разрушении и перемещении груза 4 с поршнем 7. Производ т сброс груза 4, движущегос  по направл ющим копра, который производит удар по головке поршн  7. При этом жидкость 6 в образце 1 сжимаетс  и в ней возникает высокое давление, достаточное дл  образовани  начальной трещины в образце в плоскости концентратора напр жений. Размер начальной трещины регулируют

объемом жидкости в отверстии. Образование начальной трещины производ т без измерений . Производ т повторную заливку жидкости 6 в отверстие 5 в количестве, достаточном дл  разрушени  образца 1, и сбрасывают груз 4 с высоты, необходимой дл  осуществлени  заданной скорости нагружени  образца Р, которую регулируют также количеством резиновых прокладок 9.

Жидкость 6 заполн ет начальную трещину и при движении груза 4 вместе с поршнем 7 вниз создает до момента полного разрушени  равномерно распределенное давление Р на берега трещины, величину которого

регистрируют с помощью датчика 10 давлений , промежуточного усилительного устройства и электронного запоминающего осциллографа 11, который запускаетс  при замыкании контактов синхронизатора 12.

Перемещение поршн  и груза регистрируют с помощью регистратора 13 перемещени . Создание начальной трещины в образце 1 и его разрушение осуществл ют различными несмешивающимис  жидкост ми

6, например водой и керосином. Кроме того, жидкость дл  создани  начальной трещины берут такую, что она составл ет след на поверхности трещины, например окрашивают воду. При этом фронт начальной трещины

должен быть четко виден на поверхности материала после разрушени  образца 1, поскольку ее размер входит в формулу дл  расчета трещиностойкости материала.

Трещиностойкость материала К-|с определ ют по формуле

Кю Fi/P VTT ,

где Р - амплитуда осциллограммы давлени :

I - размер (радиус или длина) начальной

трещины;

FI - функци , значение которой зависит от пространственной ориентации и размера начальной трещины.

Пример. Исследуют на трещиностойкость образцы кубической формы полиме- тилметакрилата (ПММА) размером 10x10x10 см и бетонные образцы размером 20x20x20 см,. Диаметр отверсти  в образцах ПММА и внутренний диаметр обсадной трубки в отверстии бетонных образцов и диаметр поршн  равен 9 мм. В торце поршн  вмонтирован турмалиновый датчик давлени , который соединен антивибрационным кабелем с усилителем и осциллографом.

Масса груза вертикального копра в опытах с ПММА составл ет 50 кг. в опытах с бетоном 10 кг. Эксперименты провод т при скорости нагружени  Р 10 Па/с. Начальна  трещина в образцах создаетс  ударным

сжатием столбика окрашенного глицерина высотой 9-12 мм. Разрушение образцов производ т окрашенной водой. Размер начальной трещины ПММА определ етс  фотографированием образца, а в бетоне по следу окрашенной жидкости. Радиус (глубина ) начальной кольцевой трещины, котора  образуетс  у основани  отверсти  составл ет 8,6 мм в ПММА и 12,5 мм в бетоне. Величина максимальной нагрузки в образцах ПММА составл ет 6,7 МПа, бетона 2,78 МПа.

Регистраци  перемещений поршн  производитс  скоростной кинокамерой. Расчет трещиностойкости по приведенной

1

формуле дает Kic 0,79 МПа м 2 дл 

j

ПММА и Kic 3,51 МПа м 2 дл  бетона, из которых видно, что трещиностойкость ПММА при такой скорости нагружени  близка к статической трещиностойкости Kic 1

(Kic- 1,02 МПа м 2).

Claims (2)

1. Формула изобретени  1, Способ определени  динамической трещиностойкосги материала заключающийс  в том что в образце материала создз

   ют начальную трещину, прикладывают к образцу разрушающую нагрузку и измер ют ее величину, с учетом которой определ ют динамическую трещиностойкость, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   точности за счет приложени  нагрузки непосредственно к беоегам трещины, предварительно в образце выполн ют глухое отверстие, заполн ют его жидкостью, создание начальной трещины осуществл ют

   ударным сжатием жидкости в отверстии, повторно заполн ют отверстие жидкостью, а приложение разрушающей нагрузки осуще- стл ют повторным ударным сжатием жидкости .
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с  

   тем что, с целью регистрации величины начальной трещины первичное и повторное заполнение отверсти  осуществл ют несмешивающимис  или разноцветными жид

   кост ми